[发明专利]用于可变磁阻型角度传感器的定子芯

说明书

本发明涉及用于可变磁阻型角度传感器的定子芯、包括这样的定子和转子的角度传感器、以及制造可变磁阻型角度传感器的方法。所述芯包括至少部分地铁磁性的芯，其具有磁轭(116)和多个磁极(110)，所述磁极从所述磁轭(116)径向地向内朝向所述芯(100)的中心轴线(106)延伸或从所述中心轴线径向向外延伸，其中激励绕组和至少一个输出绕组可以安装在所述磁极(110)上。所述磁轭(116)具有基本上圆形的形状，且所述磁极(110)围绕所述磁轭(116)的圆周布置，使得至少一个无磁极区域设置在所述圆周的第一段(108)中，所述无磁极区域优选地包括穿过所述磁轭(116)的连接器开口(112)以接收连接器，其中没有磁极(110)布置在包括所述无磁极区域的第一段(108)中。

技术领域

本发明涉及用于可变磁阻型角度传感器的定子芯、包括这样的定子和转子的角度传感器、以及制造可变磁阻型角度传感器的方法。

背景技术

磁阻旋转变压器具有至少部分地软磁性的定子和至少部分地软磁性的转子。转子和定子彼此相对，并在彼此之间形成气隙。由于转子的围绕其圆周变化的特定形式，气隙内的磁阻周期性地变化。

角度传感器具有布置在定子处的磁通量传感器，用于经由至少一个磁极对在气隙内产生预定的磁通量分布。此外，在同一定子上，布置磁通量检测器，其通过彼此偏移预定角度的至少两个信号磁极对来检测磁场强度。根据两个检测器信号，可以导出转子相对于定子的相对位置的角度值。

这些基于定子和转子之间的气隙中的变化的磁通量强度的原理的磁电角度传感器以各种形式已知。基本上，已知用于在发送器部分中产生磁通量的若干原理以及用于测量检测器部分中的磁场的不同原理。旋转变压器和所谓的同步器使用初级绕组和次级绕组形式的电磁线圈。

这样的旋转变压器和同步器具有产生准确结果的优点，并且代表非常鲁棒的角度传感器。特别地，所谓的磁阻旋转变压器是已知的，其中初级绕组和次级绕组布置在定子处，而转子没有绕组，因此通过特别设计的软磁性部件被动地影响磁通回路。通过不规则形式的软磁性转子，例如通过提供叶片，例如通过提供瓣，定子上的初级绕组和次级绕组之间的磁通量受到不同的影响，从而允许从感应电压导出转子的角位置。

旋转变压器优于许多其他类型的绝对位置传感器，因为它们坚固耐用，并且能够在恶劣条件下提供非常高的角度准确度。没有光学路径避免经常破坏光学编码器的操作的烟雾或油脂。因为它们是比例装置，所以它们也较少受输入信号异常的影响；电压或频率方差将同等地改变正弦和余弦输出。

图2和图3示出了常规的磁阻旋转变压器300。软磁转子302安装在环形定子304内，以便可围绕旋转轴线306旋转。该图中所示的转子具有12个瓣308，其在围绕轴线306旋转期间引起转子302与定子304的40个齿310(也称为磁极)之间的可变气隙。每个磁极310承载一个或多个绕组312，形成激励绕组(也称为初级绕组)和正弦和余弦绕组(也称为次级绕组)。借助于初级绕组，在定子304中产生磁通量，该磁通量受到旋转转子302的变化位置的影响。在次级绕组中，感应出电压，该电压受到转子302和定子磁极310之间的变化的间隙距离的影响。根据众所周知的评估方案，可以从感应电压导出转子302的角位置。

类似地，定子的磁极也可以朝向芯的外部取向，转子围绕内部定子布置。图4描绘了这种常规的内部定子芯404，其磁极410朝向芯的外侧取向。为了安装组装的定子，安装凹部420设置为与匹配的固定装置(例如螺钉或螺栓)相互作用。此外，提供连接器开口422，其接收电连接器(图中未示出)。该电连接器连接到布置在磁极上的绕组，并允许绕组连接到操作角度传感器所需的供电、控制和评估装置。

然而，随着直径的增加，制造定子的成本及其重量显著上升，而电连接器需要保持一定的尺寸和格式，以便与附属的配合连接器兼容。从图4可以看出，径向方向上的距离d(即材料厚度)是定子芯的内半径r1和外半径r2之间的差值，对于这些常规定子芯，其需要大于磁极高度加上开口422的径向尺寸。因此，径向方向上的重量和材料厚度对于各种应用可能是不可接受的。